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如果要从头开始研发足迹识别技术,对于动物学家们而言,几乎不可能(被迫的学习背后的统计学原理和技术,这对动物学家而言是不可思议的)。他们需要能够支持个性化开发的数据分析平台。
Alibhai说:“那个时候我们很想找到一些简单的数据分析方法,去帮助我们了解这些脚印分析的原理是什么,很偶然的机会知道了JMP软件(SAS软件旗下产品)。我们拿到的第一个版本的JMP是在20年以前,JMP有个很独特的地方,JMP有自己的编程语言,叫JMP Script Language(JSL)脚本语言。和其他程序语言不一样的地方是,它很简单,很容易读,不像计算机编程那样涉及到很多原理性的东西,它都是在应用层面的。”
将图形、图像引入数据分析的世界
在获得JMP公益性支持之后,Jewell和Alibhai开始一步步构建起他们的足迹识别技术。当然,问题很多:
如何辨识脚印?用数码摄像机或者普通照相机来拍摄。
如何辨识其中的区别模式?来确保能够准确地将两组看起来很相似的脚印中辨别出这是两只不同的犀牛。这需要找到一套简单的统计方法来建立模型。事实上,正常人眼中一样的脚印,在统计学中是有显著差异的。其目标是,通过模型将脚印还原回犀牛的世界,区分究竟是一只犀牛还是两只完全不同的犀牛。
如何辨识出如动物性别这样更深层次的需求?也就是说,除了辨识它是属于不同的犀牛之外,还要能够辨认出它到底是属于雌性犀牛还是雄性犀牛。
这其中,在底层分析系统中针对Jewell和Alibhai的需求进行开发必不可少。当Jewell和Alibhai希望技术开发人员能够将“图形、图像引入数据分析的世界,通过我们提供的图形来分析其中的元素,并找出图形之间显著、规律性的差别。”SAS软件的联合创始人,也是JMP的创始人John Sall帮了大忙。要知道,在统计分析软件中,1980年就已存在的JMP在可视化方面很强,因为其一开始的使命就是结合图形化,使基于大型计算机、小型机的分析简单而统一。John Sall同意将需求引入JMP,并进行新的开发,以帮助Jewell和Alibhai实现可视化目标。
事实上,通过JMP中复杂的数学原理和方法开发FIT工具包,实现在辨别动物身份的同时,辨别性别、年龄等目标都已经实现。而通过对区域内动物脚印分析,可以确认动物数量和活动范围,进而为制定动物保护策划提供依据。这些FIT已经做到,是“非常了不起的突破”。
当相关论文被发表之后,来自中国东北林业大学国家林业局猫科动物研究中心的姜广顺教授主动联系了他们。姜教授面临的最大挑战是:中国大兴安岭、小兴安岭地区的野生老虎通常活动的范围在哪里?数量有多少?这些老虎性别的比例是什么样的?他曾经通过很多传统方法,如看粪便、用自动野外的摄像机追踪、DNA分析等,但都无法得到关键信息,所以希望能得到Jewell和Alibhai的帮助。“去年,东北野生动物调查员所收集的视觉信息、图片信息交给我们后,通过FIT详细的分析,我们得出了一个特定区域有七只野生老虎的结论,并将其中的性别、比例等分析结果都给到了姜教授。”
“不仅是东北虎,还有野生大熊猫,能够参与到中国以及世界上两个最重要的濒危物种的保护当中去,对我们来说,这是一件非常荣幸的事情。我们也惊喜地看到,中国政府在野生动物的保护方面正在投入越来越多的资源,在政府层面得到越来越多的重视,和我们打交道的中国政府机构官员都非常热情,并且非常主动地展现出极高的兴趣来和我们合作。最近,在卧龙和雅安的大熊猫保护基地,本来以为需要好几个月才能拿到脚印等资料,结果回答说,只要两三周就可以把一切工作结束。这让我们很惊讶。能够和这样重视动物保护,并且愿意投入大量资源的政府合作去保护这些动物,使得我们的工作变得更加有效,也更加有意义。” Jewell对我说。
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